R-spondin1在乳腺中的新功能研究

Concerted action of systemic hormones and local growth factors are pivotal to mammary development and tumorigenesis. Our recent work supported by NSFC revealed that R-spondin1 (Rspo1) is a novel mediator of hormonal signals, estrogen and progesterone. Rspo1 cooperates with Wnt4 to promote mammary stem cell self-renewal. However, Rspo1 is expressed in hormone receptor-negative luminal cells, the mechanism through which hormones regulate Rspo1 must be indirect and the mediator remains elusive. Furthermore, our preliminary data suggest that Rspo1 can target hormone receptor-positive cells and upregulate their ERa expression. This proposal aims to investigate the molecular mechanisms through which Rspo1 is regulated by hormones, explore novel roles of Rspo1 in mammary development and uncover the potential positive feedback between hormonal signaling and Rspo1.This study will enable better understanding of the underlying molecular mechanism through which Rspo1 regulates mammary development. This research will improve our understanding on the hormonal regulation mechanisms on mammary development, holding promise for developing novel strategy for breast cancer treatment.

乳腺的发育和病变受系统性的激素信号及局部的生长因子信号严密的调控。在基金委青年科学基金项目的资助下，我们前期的研究首次发现了Rspo1是一个新的激素响应因子，它与Wnt4协同作用促进乳腺干细胞的自我更新。然而，产生Rspo1的细胞不表达激素受体，激素必须要通过一个未知的旁分泌因子的介导才能调控Rspo1的表达。在初期的探索中，我们还发现Rspo1在乳腺中有新的细胞靶点，Rspo1够通过正反馈机制作用于激素受体阳性的细胞，促进雌激素受体ERa的表达。本项目的申请致力于发现调控Rspo1表达的旁分泌因子，阐明激素调控Rspo1表达的分子机制，探索Rspo1影响激素受体表达的新功能，揭示激素信号与Rspo1的正反馈相互作用。本项目的完成将有助于阐明激素与生长因子相互作用的信号网络，全面了解Rspo1在乳腺发育中的功能和作用机理，为乳腺癌的预防和治疗提供理论基础和新思路。

乳腺的生理性发育和病变受系统性的激素信号及局部的生长因子信号严密的调控。在前期的研究中，我们鉴定出Wnt信号通路的协同因子Rspo1受到雌激素和孕激素的调控，是一个新的激素调节因子；Rspo1能够与Wnt4协同作用促进乳腺干细胞的自我更新。然而，Rspo1所在的细胞不表达激素受体，那么激素对Rspo1的表达是如何调控的？Rspo1在乳腺中是否发挥其它功能？这两个主要的科学问题成为本项目当时申请的背景。因此本项目的主要研究内容为考察激素调控Rspo1表达的分子机制，阐明Rspo1在乳腺中发挥的全面功能。在本基金的资助下，我们充分完成了该项目，获得的重要结果为：雌激素通过其受体Esr1上调双调蛋白Areg的表达，Areg进一步通过其受体EGFR上调Rspo1的表达，因此激素调控Rspo1的表达是通过介导因子Areg实现的；另一方面，我们发现Rspo1能够通过启动cAMP-PKA途径上调Esr1的表达；由此，我们就发现了雌激素和Rspo1之间的完整正反馈信号通路Estrogen-Areg-Rspo1-cAMP/PKA-Esr1。本研究的关键数据为：1. 通过RNA-seq分析获得了雌激素调控Rspo1表达的候选介导因子，进一步通过实验验证得到候选因子为Areg，Areg通过其受体EGFR来调控Rspo1的表达；2. 通过基因表达测定和Loss of function实验证明Rspo1调节Esr1的表达是通过Lgr4实现的；3. 通过使用GPCR抑制剂库筛选，获得Lgr4下游对Esr1起调节作用的细胞内信号通路为cAMP/PKA途径；4. 鉴于已有的知识认为Rspo1是Wnt信号的协同刺激因子，本项目对Rspo1调节Esr1是否依赖于Wnt信号通路也进行了考察，我们发现Rspo1调控Esr1的表达不依赖于Wnt信号通路，为一个新的功能。本发现的科学意义在于发现了Rspo1新的生物学功能，Rspo1调节Esr1的表达机制的发现也为临床上激素受体阳性的乳腺癌亚型的治疗提供了一条新的思路。